《智能仪器原理及设计》课程教学大纲.docx

智能仪器原理及设计教学大纲一、课程基本信息课程名称智能仪器原理及设计Principle and Design of Intelligent Instrument课程编码SCC623321030开课院部理学院课程团队智能仪器原理与设计学分3.0课内学时56讲授32实验24上机0实践0课外学时0适用专业应用物理学授课语言中文先修课程电工电子学、传感器原理及应用课程简介 （限选）智能仪器原理及设计是应用物理学专业限选课，本课程的任务是在学习电工电子学、传感器原理及应用等课程的基础上，了解智 能仪器的概念及其设计思想，学会利用单片机设计智能仪器的各种功能模块，了解每个坏书上的抗干扰措施。培养学生创新实践能力，为 从事智能仪器的研发工作奠定基础。本课程前续课程：电工电子学、传感器原理及应用。通过本课程学习，学生了解智能仪器的功能特点、构成形式及发展；掌握智能 仪器中模拟量、数字量的输入与输出；掌握智能仪器的人机交互接口设计；掌握智能仪器中的各种智能处理技术；掌握智能仪器中的通信 技术；掌握智能仪器中的抗干扰技术；了解智能仪器系统的设计思想。"Principle and Design of Intelligent Instrumentw is an elective course of applied physics specialty. The task of this course is to understand the basic concepts and the design ideas, to learn to design functional modules of intelligent instrument by MCU, to understand the anti-interference measures. The course cultivates students' practical ability and lays a foundation for engaging in the research and development of intelligent instrument.The pre-sessional courses of this course: electrical engineering and electronics and principle and application of sensor. Students will learn the basic function, form and development of intelligent instrument, the analog and digital I/O interface, design of human-machine interface, intelligent processing technology, communication technology, antijamming technology, and design idea of intelligent instrument.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ： 了解智能仪器的概念及其设计思想，学会利用单片机设计智能仪器的各种功能模块，了解每 个环节上的抗干扰措施是4.24.22M2目标2：培养学生利用智能仪器技术解决实际问题能力是5.25.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第1章第1章概述本章重点难点：智能仪器的工作过程/21. 11.1智能仪器的结 构、特点课程简介，智能仪器的基本结构；智能仪器的主要特点；智能 仪器的工作过程Ml1讲授/ /31.21.2智能仪器的发 展智能仪器的分类，智能仪器的发展趋势Ml1讲授/ /4第2章第2章智能仪器 中数字量的输入、 输出本章重点难点：开关量输入通道中信号转换电路、保护电路； 测频法和测周法/52. 12.1开关量的输入输出开关量输入通道中的转换电路，保护电路，输出通道中驱动接 口电路设计Ml1讲授/62.22. 2脉冲量输入输 出测频法和测周法的原理实现，脉宽调制技术的工作原理及应用Ml1讲授/7第3章第3章智能仪器 中模拟量的输入、 输出本章重点难点：ADC和DAC转换原理，ADC和DAC集成芯片与单 片机的接口；模拟量测试系统基本结构/83. 13.1信号调理信号的转换，信号放大，信号的滤波，电气隔离技术Ml1讲授/93.23. 2采样保持器和 模拟多路开关SHA工作原理、性能指标，多路开关特性及常用的模拟多路开 关Ml1讲授/ /103.33. 3模/数转换器ADC转换原理，ADC的特性参数，ADC集成芯片与单片机的接 口Ml3讲授113.43.4数据采集系统多路数据采集系统常见的几种配置方案，数据采集芯片的应用Ml1讲授1 /的配置方案123.53. 5数/模转换器DAC的工作原理、性能指标，DAC集成芯片与单片机的接口Ml2讲授/13第4章第4章智能仪器 的人机对话通道本章的重点难点：键盘接口设计、显示器（LED、LCD）接口设 计/144. 14.1键盘按键抖动的消除，独立式键盘和矩阵式键盘按键识别方法，键 盘信号的获取，键盘接口设计Ml2讲授/154.24. 2 LED显示器LED显示器的基本结构和工作原理，七段LED数码显示器接口 设计实例，点阵LED字符显示器接口Ml2讲授/164.34. 3 LCD显示器LCD的驱动方式，LCD显示组件的应用Ml1讲授/174.44. 4触摸屏简介触摸屏的分类，触摸屏的工作原理，触摸屏的基本技术特点Ml1讲授/18第5章第5章数据处理 技术本章的重点难点：非线性校正方法、数字滤波算法及适用场合/195. 15.1标度变换标度变换的原理，非线性参数的标度变换Ml1讲授/205.25. 2非线性校正校正函数法，代数插值法，曲线拟合法Ml1讲授/215.35.3自动测量补偿零位补偿，零漂的补偿，标度漂移补偿，传感器的温度补偿Ml1讲授/225.45. 4数字滤波技术程序判别法（限幅滤波法），莱特准则法（剔除粗大误差），中 值滤波法，算术平均滤波法，去极值平均滤波法，滑动平均滤 波法，加权滑动平均滤波Ml1讲授/23第6章第6章智能仪器 中的通信技术本章重点难点：HC总线，RS-232标准及应用，USB/246. 16.1串行外设接口 总线SPISPI工作原理，SPI工作方式，单片机的SPI模拟Ml1讲授/256.26.2内部集成 （HC）总线HC总线特点，总线基本原理，总线数据传输方式Ml1讲授/266.36. 3 RS-232 标准 和 RS-422/485 标 准RS-232标准及应用，RS-422/485标准及应用Ml1讲授/276.46. 4 USBUSB的主要特点，USB的硬件与软件，USB数据传输类型，USB 接口及应用Ml1讲授/28第7章第7章智能仪器 的抗干扰技术本章重点难点：干扰的传播途径和抗干扰方法，光电耦合器的 特性及其在输入输出通道中的应用/297. 17.1概述干扰的定义和分类，干扰的传播途径，抗干扰的基本思路Ml1讲授/307.27.2数字量输入、 输出通道的电气隔 离光电耦合器的特性及应用，电磁式继电器的特性及应用，固态 继电器的原理、特性及应用Ml1讲授/317.37.3模拟量输入、 输出通道的电气隔 离信号隔离设置在模拟量输入、输出通道的数字部分，信号隔离 设置在模拟输入的入口处Ml1讲授/327.47.4交流电源干扰 与抑制电源干扰类型及基本的抗干扰方法，EMT电源滤波器，电源变 压器，交流电源的抗干扰方案Ml1讲授/33第8章第8章智能仪器 的系统设计本章重点难点：智能仪器的开发步骤及设计准则/348. 18.1智能仪器的开 发步骤及设计准则智能仪器的开发步骤，智能仪器的设计准则Ml1讲授/358.28.2智能仪器设计 实例固体密度测试仪的设计原理及设计要求，简易温度报警系统的 组成和工作原理M21讲授/36实验实验1智能仪器人机交互接口实验M24实验/37实验实验2智能仪器串口实验M24实验/38实验实验3测温仪设计实验M28实验/39实验实验4数字时钟和秒表实验M28实验/ /四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1课堂表现重点考核学生的课堂学习的参与度和思辨能力。教师在平时成绩登分册上对听课与讨论发言情况做记录，并根据记录给 予相应的成绩评定。20%2实验表现1 .成绩采用百分制，根据实验操作及完成情况评分。2 .考核学生利用所学知识完成简单智能仪器的设计能力。20%3实验报告1 .成绩采用百分制，根据实验报告格式及内容评分。2 .考查学生总结归纳及反思的能力。20%4期末考试1 .成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对智能仪器基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml课堂表现30%A-按时到课，听课认真仔细，参与度高，回答问题准确；B-按时到课，听课认真仔细，参与度较高，回答问题一般； c-按时到课，听课专注度不够，参与度一般，回答问题错误较多； D-有迟到早退现象，听课不认真，参与度较差。2Ml期末考试70%参照试卷评分标准。3M2实验表现50%A-设计系统功能完备，线路设计合理，线路焊接准确无误，功能完全实现。B-设计系统功能良好，线路设计合理，功能基本实现。c-设计系统功能简单，线路连接合理，功能能够实现。D-设计系统功能简单且无法实现。4M2实验报告50%A-实验报告格式规范，内容完整，数据处理准确，总结反思深刻。实验报告格式规范，内容完整，数据处理基本准确，有一定的总结反思。c-实验报告基本按照规范格式，内容基本符合要求，数据处理结果有个别错误，总结反思内容缺失或较 少。D-实验报告格式不规范，内答不完整，数据处理错误较多，缺少总结反思。评分等级说明：;A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59;六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1智能仪器原理及设计，朱欣华，邹丽新，朱桂荣，高等教育出版社，2011, ISBN:978-7-04-033885-0. （*主教材）2图书1智能仪器原理及应用（第4版），赵茂泰，电子工业出版社，2015, ISBN:9787121265471.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1智能仪器人机交互接口实验24专业必做综合性否2智能仪器串口实验24专业必做综合性否3测温仪设计实验28专业必做设计性否4数字时钟和秒表实验28专业必做设计性否